随着现代通信技术与多媒体技术的迅猛发展,用户的通信手段越来越先进,对应用的需求也越来越高,用户已不仅仅局限于语音通信,而是向综合语音、数据和动态图象的多媒体通信发展,这就要求通信厂商提供科学的实地解决方案和完备的通信接口。
为了满足这种市场需求,针对当前监控技术与多媒体系统的特 点,南京明维自动化有限公司依靠自己的技术优势,综合通信技术、网络技术、图像压缩技术和计算机控制技术,开发出实时综合控制与视频处理系统,向广大用户推出新型的远距离、大范围含告警处理的数字图像监控系统MV2000VOX数字化宽带多媒体监控系统。该系统采用先进的数字图像压缩技术,与当前流行的会议电视技术和通信传输技术兼容,能够很方便地应用在用户现有或新建的网络之中,真正实现了“三网合一”的应用。
一、传统工业电视监控系统的组网 方式及缺陷:
传统的工业电视监控系统从技术上而言,属于模拟技术。其图像信号在传输过程均为视频信号,组网方式采用的是星形方式,即每个图像采集点(摄像机)均需将视 频信号单独用视频电缆送至监控中心,在监控中心内用监视器或电视机来收看视频信号,对前端摄像机及云台的控制则使用专用键盘或计算机通过矩阵来实现。(如下图所示)

但是,当将上述监控系统用于工业领域时,其技术上的缺陷就立刻显现出来,主要有以下几个方面:
1、难以实现图像信号的长距离传输。由于视频信号随传输线路的延长信号强度衰减很快,当传输线路超过100m时,视频信号便开始出现衰减,一般而言,在不加装信号放大器时,其传输距离不应超过300m。而对于电力行业而言,这个限制显然是不可以接受的。当然,视频信号也可通过光缆和视频光发射(接受)机来 实现远程传输,但由于视频信号是以独占通道的方式进行传输的,每一路视频信号都需独占一条光纤和一套光发射(接受)设备,因此,其造价又令用户无法接受。
2、易受其它信号干扰。虽然视频信号在同轴电缆内传输时可通过加装信号放大器来延长传输距离,然而,由于视频信号属于低频信号,很容易受到低频电磁信号的干扰,而在电厂里有大量的运转电机,因此,视频信号内将耦合进大量的背景噪声,再通过视频信号放大器放大时,这些噪声也被同比放大,在控制室就会看到画面 上有明显的干扰信号。
3、无法通过其它现有网络进行传输。由于传统工业电视系统传输和接收的都是模拟视频信号,因此无法通过现有的以太网或互联网进行传输和控制,使得其实现分控和远程控制都须使用昂贵的专用设备,大大增加了实施成本。
4、扩展性差,实施成本高。由于传统工业电视系统的结构为星形构造,因此当用户需增加前端摄像点时,就要从摄像点至监控中心新敷设一条视频电缆,监控中心的矩阵还得留有扩容的余量,不仅费用高,而且工程量大。
二、射频技术监控系统
针对传统工业电视监控系统出现的这些问题,明维公司在前两年推出了总线结构的射频解决方案,该方案采用了成熟的有线电视技术和计算机软件技术,实现了一根视频电缆承载多路图像信号,并采用计算机进行控制和监视。该方案组网结构图如下:

如上图所示,前端摄像机的视频信号在就地即用调制器转化为中高频的射频信号,并经由混频器可逐级参加混合成一路承载多路图像信号的射频信号传输至监控中心。监控中心内可直接通过数台电视机或电视墙收看各路图像信号,同时可设 置一台计算机作为控制及监视服务器,通过网卡与以太网连接。该服务器一方面可通过视频卡接受图像信号,一方面通过RS485接口控制远端摄像机和云台、以 及实现监控电视机的图像切换。以太网上的用户如需图像信号,则须在计算机中安装视频卡并将射频电缆敷设到用户计算机处。
在此方案中,由于采用了不易受干扰、衰减小的射频信号实现图像传输,充分利用了同轴电缆极高的传输带宽,因此,其图像质量高,几乎无杂波干扰,如方案中适当采 用光缆及光端机可实现多路图像信号远程单光纤传输,而且系统的前端扩展性极好,当用 户增加摄像机时,只需将信号调制并混入该系统任意一点即可,而后端几乎无需增加设备。
由于此方案大多数设备均为成熟而低廉的有线电视器材,这 使得采用此解决方案实现大范围、多监控点的图像监控的成本较低、图像质量较高。
然而,该系统也存在着一些显而易见的问题:
1、该方案由于基本上采用了模拟技术,使得其自成体系,无法与其它网络兼容,无法利用用户现成的一些网络条件,也不代表图像监控系统的发展方向。
2、该方案无法有效解决图像上网的问题。现在越来越多的用户提出了图像与MIS网兼容的要求,而此方案是无法做到的。
因此,射频监控方案仅是 低成本的宽带多媒体监控过渡方案。
三、MV2000 VOX数字化宽带多媒体监控系统
MV2000 VOX数字化宽带多媒体监控系统是视频监控系统和计算机技术结合的产物。该系统在传输过程中将图像、语音、数据信号完全数字化,并进行压缩和传输,与广泛应用的TCP/IP协议兼容,并可加入更多的通信技术,如PSTN、ISDN、VSAT、SDH等,以适应不同监控网络的应用要求。MV2000 VOX系列数字监控系统典型的组网结构图如下所示:

在VOX系统的结构中,分为前端和后端两部分:前端即从摄像点至远端VCC的部分,后端即从远端VCC至局端VDC直至监控室。
对于系统的前端,考虑到工业企业,尤其是发电企业的实际情况,我们分为三种处理方式:一是如VCCl所示,对于距离远端VCC设备距离较近、且信号干扰较 少的摄像点,我们采取传统工业电视的做法,将视频电缆直接与VCC设备相连,以降低实施成本;二是如VCC2所示,对于距离远端VCC设备距离较远或信号 干扰较强的摄像点,我们采用模拟技术中的射频传输方案,虽然增加了一些调制和解调的设备,但是提高了图像传输的质量;三是如VCC3所示,对于企业内原有 的传统工业电视监控系统,通过远端V(X设备,在不对原系统进行改造、增加设备的情况下,可将原监控系统的信号直接接入数字化的VOX系统,这样可一定程 度上保护用户的投资。
对于系统后端,我们采用了数字化多媒体传输设备——VOX。在图3中,3台远端VCC设备通过自愈光纤环网与局端VDC设备连接(也可采用链网方式),远端VCC提供了多路视频通道和一路语音通道、一路数据通道,将现场的图像、语音、数据进行数字化压缩和编码,并通过抗干扰能力极强的光缆将数字化多媒体信号送至局端VDC,局端VDC可通过解码板将图像信号还原成视频信号送给电视机或监视器,语音信号还原后可实现监控室至现场的调度功能,数据信号则可直接进入计算机进行处理。同时,这些数字化的多媒体信号还可通过100M的网卡直接送入以太网,供以太网或INTERNET用户调用。
在监控室内,系统配备了两台计算机,一台为视频监控服务器,由它对整个系统运行参数进行设置,完成图像与报警信号的处理及联动,并对授权用户进行验证;一台为录像服务器,由它实现数字化的硬盘录像,而不使用模拟方案中的时滞录像机,其清晰度及功能大大增强。 从系统结构不难看出,与传统的工业电视监控系统及改进后的射频监控系统相比,
其优点是显而易见的:
1、发展性好:由于通过VOX设备系统结合了视频技术、通信技术和计算机技术,实现了多媒体信号的数字化,代表了监控技术的发展方向,技术上具有极大的提高空间。
2、远程或超远程控制:该系统提供了完善的数字化方案,使得局域网或INTE RNET内的授权用户通过TCP/IP协议就可以察看远端图像及数据信号,并可以灵活地操纵远端的云台转动、摄像镜头的拉伸等,而不用增加额外的网络建设,大大降低了图像上网的成本。
3、兼容性好:由于系统前端与传统的模拟系统兼容,因此可充分发挥传统模 拟系统的优势,使用成熟而廉价的前端设备,使得系统造价进一步降低,并且一定程度上保护了用户以往的投资。
4、图像质量高: VOX系统设备之间采用了光纤连接,并充分利用了155M的传 输带宽,使得图像传输质量大大提高,在控制室,每路图像还原后的分辨率可高达SIF720*576,达到DVD的图像效果,可在计算机上实现图像的全屏浏 览。
5、扩展性好: VOX系统采用工业化设计标准,全部设备模件化,并可实现模件的热插拔,远端V(X和局端VDC均可根据用户实际需求配置模件,使得系统的扩展能力极强。
6、可靠性高、维护费用低:由于VOX为嵌入式的数字化设备,因此其避免了采用计算机处理导致的软件死机现象,大大提高了系统的可靠性,同时也降低了系统维护费用。
7、布局灵活:由于系统可借助于现有的计算机网络完成所有的管理功能,避 免了重复布线,使得设备的设置及监控室的选址非常灵活。
8、性能价格比高:与传统的监控系统相比,VOX系统的造价要高一些,但从性能及实现的功能而言,VOX系统要远远超出,体现出极高的性能价格比。
9、设计灵活:图3中VCC与VDC之间采用了光纤连接,这是VOX标准的网络结 构,可实现高质量的远程多媒体信号传输。在实际应用中,也可采用企业现有的网络体系,灵活设计。如直接在远程VOX中取消光传输模件,插入网络接入模件, 即可将VCC收集的信号就近接入局域网,利用现有的局域网实现所有管理功能,省去了光缆和局端VDC的投资。另外,还可利用企业现有的其它通信通道,如 PST




